12 线程池原理
使用线程池主要有以下三个原因:
- 1.创建/销毁线程需要消耗系统资源,线程池可以复用已创建的线程。
- 2.控制并发的数量。并发数量过多,可能会导致资源消耗过多,从而造成服务器崩溃。(主要原因)
- 3.可以对线程做统一管理。
Java中的线程池顶层接口是
Executor
接口,ThreadPoolExecutor
是这个接口的实现类。我们先看看
ThreadPoolExecutor
类。一共有四个构造方法:
// 五个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue)
// 六个参数的构造函数-1
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory)
// 六个参数的构造函数-2
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
RejectedExecutionHandler handler)
// 七个参数的构造函数
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
涉及到5~7个参数,我们先看看必须的5个参数是什么意思:
- int corePoolSize:该线程池中核心线程数最大值核心线程:线程池中有两类线程,核心线程和非核心线程。核心线程默认情况下会一直存在于线程池中,即使这个核心线程什么都不干(铁饭碗),而非核心线程如果长时间的闲置,就会被销毁(临时工)。
- int maximumPoolSize:该线程池中线程总数最大值 。该值等于核心线程数量 + 非核心线程数量。
- long keepAliveTime:非核心线程闲置超时时长。非核心线程如果处于闲置状态超过该值,就会被销毁。如果设置allowCoreThreadTimeOut(true),则会也作用于核心线程。
- TimeUnit unit:keepAliveTime的单位。
TimeUnit是一个枚举类型 ,包括以下属性:
NANOSECONDS : 1微毫秒 = 1微秒 / 1000 MICROSECONDS : 1微秒 = 1毫秒 / 1000 MILLISECONDS : 1毫秒 = 1秒 /1000 SECONDS : 秒 MINUTES : 分 HOURS : 小时 DAYS : 天
- BlockingQueue workQueue:阻塞队列,维护着等待执行的Runnable任务对象。常用的几个阻塞队列:
- 1.LinkedBlockingQueue链式阻塞队列,底层数据结构是链表,默认大小是
Integer.MAX_VALUE
,也可以指定大小。 - 2.ArrayBlockingQueue数组阻塞队列,底层数据结构是数组,需要指定队列的大小。
- 3.SynchronousQueue同步队列,内部容量为0,每个put操作必须等待一个take操作,反之亦然。
- 4.DelayQueue延迟队列,该队列中的元素只有当其指定的延迟时间到了,才能够从队列中获取到该元素 。
我们将在下一章中重点介绍各种阻塞队列
好了,介绍完5个必须的参数之后,还有两个非必须的参数。
- ThreadFactory threadFactory创建线程的工厂 ,用于批量创建线程,统一在创建线程时设置一些参数,如是否守护线程、线程的优先级等。如果不指定,会新建一个默认的线程工厂。
static class DefaultThreadFactory implements ThreadFactory {
// 省略属性
// 构造函数
DefaultThreadFactory() {
SecurityManager s = System.getSecurityManager();
group = (s != null) ? s.getThreadGroup() :
Thread.currentThread().getThreadGroup();
namePrefix = "pool-" +
poolNumber.getAndIncrement() +
"-thread-";
}
// 省略
}
- RejectedExecutionHandler handler拒绝处理策略,线程数量大于最大线程数就会采用拒绝处理策略,四种拒绝处理的策略为 :
- 1.ThreadPoolExecutor.AbortPolicy:默认拒绝处理策略,丢弃任务并抛出RejectedExecutionException异常。
- 2.ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy:丢弃新来的任务,但是不抛出异常。
- 3.ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy:丢弃队列头部(最旧的)的任务,然后重新尝试执行程序(如果再次失败,重复此过程)。
- 4.ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy:由调用线程处理该任务。
线程池本身有一个调度线程,这个线程就是用于管理布控整个线程池里的各种任务和事务,例如创建线程、销毁线程、任务队列管理、线程队列管理等等。
故线程池也有自己的状态。
ThreadPoolExecutor
类中定义了一个volatile int
变量runState来表示线程池的状态 ,分别为RUNNING、SHURDOWN、STOP、TIDYING 、TERMINATED。- 线程池创建后处于RUNNING状态。
- 调用shutdown()方法后处于SHUTDOWN状态,线程池不能接受新的任务,清除一些空闲worker,会等待阻塞队列的任务完成。
- 调用shutdownNow()方法后处于STOP状态,线程池不能接受新的任务,中断所有线程,阻塞队列中没有被执行的任务全部丢弃。此时,poolsize=0,阻塞队列的size也为0。
- 当所有的任务已终止,ctl记录的”任务数量”为0,线程池会变为TIDYING状态。接着会执行terminated()函数。ThreadPoolExecutor中有一个控制状态的属性叫ctl,它是一个AtomicInteger类型的变量。
- 线程池处在TIDYING状态时,执行完terminated()方法之后,就会由 TIDYING -> TERMINATED, 线程池被设置为TERMINATED状态。
处理任务的核心方法是
execute
,我们看看 JDK 1.8 源码中ThreadPoolExecutor
是如何处理线程任务的:// JDK 1.8
public void execute(Runnable command) {
if (command == null)
throw new NullPointerException();
int c = ctl.get();
// 1.当前线程数小于corePoolSize,则调用addWorker创建核心线程执行任务
if (workerCountOf(c) < corePoolSize) {
if (addWorker(command, true))
return;
c = ctl.get();
}
// 2.如果不小于corePoolSize,则将任务添加到workQueue队列。
if (isRunning(c) && workQueue.offer(command)) {
int recheck = ctl.get();
// 2.1 如果isRunning返回false(状态检查),则remove这个任务,然后执行拒绝策略。
if (! isRunning(recheck) && remove(command))
reject(command);
// 2.2 线程池处于running状态,但是没有线程,则创建线程
else if (workerCountOf(recheck) == 0)
addWorker(null, false);
}
// 3.如果放入workQueue失败,则创建非核心线程执行任务,
// 如果这时创建非核心线程失败(当前线程总数不小于maximumPoolSize时),就会执行拒绝策略。
else if (!addWorker(command, false))
reject(command);
}
ctl.get()
是获取线程池状态,用int